Om een thermische machine die het werk kunnen doen door middel van warmte op te bouwen, moet u aan bepaalde voorwaarden te creëren.Allereerst de verbrandingsmotor te werken in een cyclische modus, waarbij het aantal opeenvolgende thermodynamische processen om een lus te maken.Het resultaat van de cyclus gas ingesloten in een cilinder met een beweegbare zuiger werkt.Maar een cyclus voor het periodiek de bediening van de machine is klein, het moet de cycli herhaaldelijk uit te voeren binnen een bepaalde tijd.De totale werkzaamheden gedurende een bepaalde tijd, in werkelijkheid gedeeld door de tijd geeft een ander belangrijk concept - macht.
In het midden van de negentiende eeuw creëerde de eerste heat motoren.Ze zijn het werk, maar besteden meer hoeveelheid warmte geproduceerd door de verbranding van de brandstof.Het was toen dat de theoretische fysici vroeg: "Als een gasfabriek in thermische machine?Hoe je het meeste werk met een minimum aan brandstof te krijgen? »
de analyse van het nodig zijn om het hele systeem van definities en begrippen in te voeren van gas uit te voeren.De verzameling van alle definities, en creëerde een hele onderzoeksgebied, genaamd "thermodynamica".In de thermodynamica, werd door een aantal veronderstellingen aangenomen, is het niet af aan de belangrijkste conclusies.Gereedschap lichaam - vluchtig gas (bestaat niet), die kan worden samengedrukt tot nul volume waarvan de moleculen geen interactie.In de natuur zijn er enige gassen, die goed gedefinieerde eigenschappen, onderscheiden van een ideaal gas.
Om een model van de dynamiek van de werkende vloeistof te bekijken, zijn aangeboden, de wetten van de thermodynamica, die de fundamentele thermodynamische processen te beschrijven, zoals:
- isochoor proces - een proces dat zonder het volume van de werkende vloeistof veranderen wordt uitgevoerd.Voorwaarden isochoor proces, v = const;
- isobaar proces - een proces dat zonder verandering van de druk in het werkfluïdum wordt uitgevoerd.Voorwaarden isobaar proces, p = const;
- geïsoleerd (isotherm) proces - een proces dat wordt uitgevoerd terwijl de temperatuur op een bepaald niveau.Isotherm proces, T = const;
- adiabatische proces (adiabatische, de zogenaamde moderne warmte-engineering) - een proces, uitgevoerd in de ruimte zonder warmte-uitwisseling met de omgeving.Voorwaarden van adiabatische proces, q = 0;
- polytroop - het is de synthesewerkwijze, waarbij alle thermodynamische processen bovengenoemde, alsmede alle andere mogelijkheden beschreven voor aangrijping in een cilinder met een beweegbare zuiger.
Tijdens de oprichting van de eerste warmte-motoren waren op zoek naar een cyclus waarin je het hoogste rendement (rendement) te krijgen.Sadi Carnot, de behandeling van een reeks van thermodynamische processen, instinctief kwam tot de ontwikkeling van haar cyclus, zijn naam kreeg - de Carnot cyclus.Het heeft consequent uitgevoerd isotherme, dan is de adiabatische compressie proces.De werkende vloeistof nadat deze processen heeft een marge van interne energie, maar de cyclus nog niet is afgerond, zodat de werkende vloeistof zet uit en voert isothermische expansie proces.Om de cyclus te voltooien en terug te keren naar de oorspronkelijke instellingen van de werkende vloeistof wordt uitgevoerd adiabatische expansie proces.
Carnot bewezen dat efficiency in zijn cyclus bereikt een maximum en hangt alleen af van de temperatuur van de twee isothermen.Hoe groter het verschil tussen de overeenkomstig hoger thermisch rendement.Pogingen om een warmte-motor van de Carnot cyclus te maken en mislukt.Het is een ideale cyclus, die niet kunnen worden uitgevoerd.Maar hij bleek de belangrijkste principe van de tweede wet van de onmogelijkheid van het krijgen van een baan, gelijk aan de kosten van thermische energie.Het maakte een aantal definities voor de tweede (wet) van de thermodynamica, volgens welke Rudolf Clausius introduceerde het concept van de entropie.De belangrijkste conclusie van zijn onderzoek - de entropie neemt toe, wat leidt tot thermische "dood."
belangrijkste prestatie was het begrip van de Clausius adiabatische proces, de entropie bij het uitvoeren van de werkende vloeistof verandert.Daarom is de adiabatische proces Clausius - is s = const.Hier is - is de entropie, die een andere naam geeft voor het proces zonder toevoer of afvoer van warmte wordt uitgevoerd - isentroop.De wetenschapper zocht dergelijke cyclus verbrandingsmotor, die niet plaatsvinden tot een toename van de entropie.Maar helaas, dit is niet om het vast te stellen.Daarom afgeleid ik dat de warmte motor niet kan worden gemaakt op alle.
Maar niet alle onderzoekers zijn geconfigureerd als pessimistisch.Ze waren op zoek naar de werkelijke cycli van warmte motoren.Door hun zoektocht Nikolaus augustus Otto gemaakt zijn cyclus verbrandingsmotor, die nu in motoren op benzine wordt uitgevoerd.Hier, het proces uitgevoerd door de adiabatische compressie van de werkende lichaam en isochore warmte-inbreng (verbranding bij constant volume), dan zijn er adiabatische expansie (werk in het medium werken steeds meer in het volume), en isochore warmteafvoer.Eerste interne verbrandingsmotor Otto gebruikt als brandstof gassen brandbaar.Veel later werden uitgevonden carburateurs, die begon te benzovozdushnoy mengsel van lucht en benzinedampen maken en voeden ze in de motorcilinder.
In Otto cyclus brandstofmengsel wordt gecomprimeerd, zodat de hoeveelheid compressie is relatief klein - brandstofmengsel neigt detoneren (exploderen bij het bereiken van de kritische druk en temperatuur).Daarom is het werk in de adiabatische compressie proces is relatief laag.- De verhouding van het totale volume volumeverhouding compressieverhouding: Hier hebben we een ander concept geïntroduceerd.
vinden van manieren om de energie-efficiëntie van de brandstof verder te verhogen.Verhoogde efficiëntie gezien het verhogen van de compressieverhouding.Rudolf Diesel ontwikkelde zijn cyclus waarin de levering van warmte uit bij constante druk wordt uitgevoerd (in het isobaar proces).Het vormde de basis voor de cyclus motoren met diesel (ook bekend als diesel).De Diesel cyclus wordt niet gecomprimeerd brandstof-luchtmengsel en lucht.Dus ze zeggen dat het werk wordt gedaan in een adiabatische proces.De temperatuur en druk aan het eind van hoge druk, zodat het mondstuk via de inspuiting uitgevoerd.Het wordt gemengd met hete lucht, vormt een brandbaar mengsel.Het brandt, het verhoogt de interne energie van het werkfluïdum.Verdere uitbreiding van het gas op de adiabatische, geëngageerde beroerte.
poging om de Diesel-cyclus in de warmte-motoren uit te voeren is mislukt, dus Gustav Trinkler gecreëerd gecombineerde cyclus Trinklera.En de toepassing in huidige dieselmotoren.In de cyclus van het door Trinklera isochor toegevoerde warmte, en vervolgens de isobaren.Pas daarna wordt gedaan adiabatische expansie proces van het werkfluïdum.
Naar analogie met de hitte motor werkende zuiger en turbine.Maar de werkwijze van het verwijderen van warmte aan het einde van de nuttige adiabatische expansie van het gas wordt uitgevoerd door isobaren.Voor vliegtuigen met turbine en turboprop adiabatische proces wordt twee keer uitgevoerd tijdens de compressie en expansie.
Om alle fundamentele concepten van adiabatische proces zijn voorgesteld formules te rechtvaardigen.Het lijkt belangrijk de hoeveelheid, de zogenaamde adiabatische index.De waarde ervan voor een twee atomen gas (zuurstof en stikstof - zijn de belangrijkste atomen gassen in de lucht) die gelijk is aan 1,4.Voor het berekenen van de adiabatische index gebruikte twee interessante kenmerken, namelijk isobare en isochore warmtecapaciteit van de werkende vloeistof.De verhouding van k = Cp / Cv - is de adiabatische index.
Waarom theoretische cyclus verbrandingsmotor gebruikt adiabatische proces?Eigenlijk polytroop worden uitgevoerd, maar omdat ze optreden bij hoge snelheid aan zonder warmteuitwisseling met de omgeving aannemen.
90% van de elektriciteit wordt opgewekt door thermische centrales.Daarin wordt gebruikt als het werkfluïdum stoom.Het wordt verkregen in kokend water.Om de werkcapaciteit stoom te verhogen, is oververhit.Vervolgens wordt de hogedruk oververhitte stoom toegevoerd aan de stoomturbine.Het zet zich ook een adiabatische expansie proces stoom.Turbine wordt het rollen, het is aan de elektrische generator overgebracht.Dat op zijn beurt genereert elektriciteit aan consumenten.Stoomturbines werken op de Rankine cyclus.Idealiter efficiëntie wordt ook geassocieerd met een toename in temperatuur en druk stoom.
Zoals uit het bovenstaande, het adiabatisch proces is zeer gebruikelijk in de productie van mechanische en elektrische energie.
